Question

納米級Cu₂O由于具有優良的催化性能而受到關注，下表為制取Cu₂O的三種方法：

方法Ⅰ	用炭粉在高溫條件下還原CuO
方法Ⅱ	電解法，反應為2Cu + H2O  Cu2O + H2↑。
方法Ⅲ	用肼（N2H4）還原新制Cu(OH)2

 
（1）工業上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu₂O而很少用方法Ⅰ，其原因是反應條件不易控制，若控溫不當易生成          而使Cu₂O產率降低。
（2）已知：2Cu(s)＋1/2O₂(g)=Cu₂O(s)   △H = -akJ·mol^-1
C(s)＋1/2O₂(g)=CO(g)      △H = -bkJ·mol^-1
Cu(s)＋1/2O₂(g)=CuO(s)    △H = -ckJ·mol^-1
則方法Ⅰ發生的反應：2CuO(s)＋C(s)= Cu₂O(s)＋CO(g)；△H =      kJ·mol^-1。
（3）方法Ⅱ采用離子交換膜控制電解液中OH^－的濃度而制備納米Cu₂O，裝置如圖所示,該電池的陽極生成Cu₂O反應式為                                        。

（4）方法Ⅲ為加熱條件下用液態肼（N₂H₄）還原新制Cu(OH)₂來制備納米級Cu₂O，同時放出N₂。該制法的化學方程式為             。
（5）在相同的密閉容器中，用以上兩種方法制得的Cu₂O分別進行催化分解水的實驗：
   △H >0
水蒸氣的濃度（mol/L）隨時間t(min)變化如下表所示。

序號	溫度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

 
下列敘述正確的是         （填字母代號）。
A．實驗的溫度:T₂<T₁
B．實驗①前20 min的平均反應速率 v(O₂)=7×10^-5 mol·L^-1 min^-1  
C．實驗②比實驗①所用的催化劑催化效率高

Answer 1

（1）銅或Cu
（2）-(a+b-2c)kJ/mol。或2c –a-b（2分） （3分）
（3）2Cu－2e^－＋2OH^－=Cu₂O＋H₂O。（3分）
（4）4Cu(OH)₂ + N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O。（3分）
（5）C（3分）

解析試題分析：（1）用炭粉在高溫條件下還原CuO若控溫不當易生成銅單質而使Cu₂O產率降低。
（2）根據蓋斯定律得所求熱化學方程式與已知熱化學方程式的關系，設三個已知熱化學方程式分別為①②③則所求熱化學方程式=①+②-2×③，所以2CuO(s)＋C(s)= Cu₂O(s)＋CO(g)；△H ="2c-a-b" kJ·mol^-1
(3)陽極發生氧化反應，結合生成的氧化亞銅的化學式，得陽極發生的電極反應方程式為2Cu－2e^－＋2OH^－=Cu₂O＋H₂O
（4）N₂H₄與Cu(OH)₂反應，產物除Cu₂O 、N₂外還有水生成，所以化學方程式為4Cu(OH)₂ + N₂H₄2Cu₂O + N₂↑ + 6H₂O。
（5）A、 實驗②③相比，實驗③的水蒸氣的起始濃度是實驗②的2倍，但平衡濃度卻小于2倍，說明T₁到T₂，平衡正向移動，而正反應為吸熱反應，所以T₁到T₂是升高溫度，T₂ >T₁,錯誤；B、根據反應速率的定義式，實驗①前20 min的平均反應速率v（H₂O）=7×10^-5 mol·L^-1 min^-1  ，所以v(O₂)=3.5×10^-5 mol·L^-1 min^-1  ，錯誤；C、實驗②與實驗①相比，達到的平衡狀態相同，但所用時間短，反應速率快，所以實驗②比實驗①所用的催化劑催化效率高，正確，答案選C。
考點：考查反應產物的判斷，蓋斯定律的應用，化學方程式的書寫，反應速率的計算及平衡移動原理的應用